JP3089612B2 - カラーフィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルタと、そ
れを用いた液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在実用化されている液晶表示装置はＴ
Ｎ、ＳＴＮモードを用いたものがほとんどである。これ
らは薄型で低電力駆動といった利点を有する反面、視野
角が狭いという問題がある。

【０００３】そこで、液晶パネルの視角を広くする一つ
の方法として、液晶パネルを透過した光を全方位に散乱
させて視角方向の光を平均化し、急激な輝度変化をなく
す方法がある。

【０００４】従来、このようにパネル透過光を散乱させ
る方法として散乱板が用いられていた。しかし、散乱板
を用いるとパネルの構造が複雑になりバックライトの発
熱を放射冷却するための機構設計が困難になること、及
び散乱板を用いることでパネルの価格コストが上昇する
等の問題が生じていた。そのため散乱板等を用いないで
カラーフィルタ層に散乱性能を持たせる方法が望まれて
いた。

【０００５】図７に、そのような工夫を施した従来のカ
ラーフィルタの構成図を示す。ガラス基板１００上に遮
光層としてクロム薄膜１０１がパターニングされてお
り、そのクロム薄膜１０１の間に赤色顔料粒子１０６が
分散含有された赤色カラーモザイク１０３、緑色顔料粒
子１０７が分散含有された緑色カラーモザイク１０４、
青色顔料粒子１０８が分散含有された青色カラーモザイ
ク１０５が形成されている。それらカラーモザイク１０
３、１０４、１０５上には、アクリル系樹脂からなるオ
ーバーコート層１０９とＩＴＯ電極１０２が積層されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図８は従来のカラーフ
ィルタに含有される顔料粒子の平均粒径を示すグラフで
ある。図８の横軸は、顔料粒子の含有率を示している
（図８は、河内健、液晶パネル用カラーフィルタ作製技
術、トリケップス社１９９１年刊行より抜粋した）。

【０００７】この図からわかるように従来のカラーフィ
ルタに含有される顔料粒子の平均粒径は約４０ｎｍ程度
であった。この平均粒径４０ｎｍは、フィルタ透過光に
対応する可視光領域の波長の大きさ、４００ｎｍから８
００ｎｍに比べて１０分の１から２０分の１の大きさで
あり、顔料粒子によるフィルタ透過光の散乱強度は非常
に小さい。このため従来のカラーフィルタでは、フィル
タ透過光を全方位に強く散乱するものが得られなかっ
た。

【０００８】また、液晶パネル表示を考えた場合、ＲＧ
Ｂのカラーモザイクからの散乱光を合成した光は白色に
近い必要があった。しかし従来のカラーフィルタに含ま
れる顔料粒子の大きさ、分散密度等はＲＧＢのカラーモ
ザイクで全て同程度でありフィルタ散乱光を白色にする
ことができなかった。

【０００９】本発明はこのような従来のカラーフィルタ
の課題を解決するもので、フィルタ透過光を全方位に強
く散乱し、また、フィルタ散乱光が白色となるカラーフ
ィルタ及び、広視角で色再現性に優れた液晶表示装置を
提供することを目的とするものである。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
は、赤色顔料粒子と、赤色顔料粒子に接し、かつ支持す
るマトリクス材（１）との屈折率差をＥ１、緑色顔料粒
子と、緑色顔料粒子に接し、かつ支持するマトリクス材
（２）との屈折率差をＥ２、青色顔料粒子と、青色顔料
粒子に接し、かつ支持するマトリクス材（３）との屈折
率差をＥ３としたときに、Ｅ１とＥ２とＥ３の間にＥ１
＞Ｅ２＞Ｅ３が成り立つことで散乱光を白色とするもの
である。

【００１４】また、本発明の他のカラーフィルタは、一
つのカラーモザイク内に、顔料粒子と、マトリクス材と
は屈折率が異なる別の粒子を混合して含有したものであ
る。

【００１５】さらに、本発明のカラーフィルタは、赤色
カラーモザイクに混合した粒子（１）の平均粒径をＲ
１、緑色カラーモザイクに混合した粒子（２）の平均粒
径をＲ２、青色カラーモザイクに混合した粒子（３）の
平均粒径をＲ３としたときに、Ｒ１とＲ２とＲ３の間に
Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３が成り立つことで散乱光を白色とする
ものである。

【００１６】また、本発明の他のカラーフィルタは、赤
色カラーモザイクに混合した粒子（１）の分散密度をＢ
１、緑色カラーモザイクに混合した粒子（２）の分散密
度をＢ２、青色カラーモザイクに混合した粒子（３）の
分散密度をＢ３としたときに、Ｂ１とＢ２とＢ３の間に
Ｂ１＞Ｂ２＞Ｂ３が成り立つことで散乱光を白色とする
ものである。また、本発明の他のカラーフィルタは、赤
色カラーモザイクに混合した粒子（１）とマトリクス材
（１）との屈折率差をＫ１、緑色カラーモザイクに混合
した粒子（２）とマトリクス材（２）との屈折率差をＫ
２、青色カラーモザイクに混合した粒子（３）とマトリ
クス材（３）との屈折率差をＫ３としたときに、Ｋ１と
Ｋ２とＫ３の間にＫ１＞Ｋ２＞Ｋ３が成り立つことで散
乱光を白色とするものである。

【００１７】なお、上記の粒子（１）、粒子（２）、お
よび粒子（３）の平均粒径は、３００ｎｍ以上、５００
ｎｍ以下であり、パネル透過光を強く散乱するものが望
ましい。

【００１８】

【作用】フィルタ透過光を全方位に強く散乱するために
は、フィルタ透過光を散乱体で強く散乱する必要があ
る。散乱体としては、カラーフィルタに含まれる顔料粒
子、またはカラーモザイク内に故意に混合した粒子（以
下、散乱粒子と呼ぶ。）が考えられる。以下、散乱体に
よる散乱のメカニズムを主に顔料粒子を例に挙げて説明
する。このメカニズムは、上記の散乱粒子に関しても同
等である。

【００１９】散乱強度は、一般に透過光の波長と散乱体
の大きさで決まる。

【００２０】光の散乱には、散乱体の大きさが波長に比
べて十分に小さい場合のレイリー散乱と、波長と同程度
の場合のキルヒホッフの回折による散乱がある。

【００２１】このときの散乱強度はキルヒホッフの回折
による散乱のほうが、レイリー散乱よりもかなり大き
い。したがって、顔料粒子によるフィルタ透過光の散乱
を考えた場合、顔料粒子の大きさがフィルタ透過光の波
長と同程度以上であるほうが強い散乱が得られることが
わかる。一方、顔料粒子の粒径が大きくなると散乱強度
が強くなりすぎてパネルを直進する光の透過光強度が小
さくなりカラーフィルタとしての役目を果たさない。そ
のためパネル透過光を全方位に散乱させ、かつカラーフ
ィルタとしての役目を果たすという条件を満たす顔料粒
子の平均粒径には上限と下限が存在する。図９は緑色光
に対する顔料粒子の平均粒径とフィルタピーク透過率を
示している（図９は、河内健、液晶パネル用カラーフィ
ルタ作製技術、トリケップス社１９９１年刊行より抜粋
した）。この図より顔料粒子の平均粒径が０．４７μｍ
でピーク透過率が６０％になることがわかる。このこと
は平均粒径が０．４７μｍでは４０％の光が散乱されて
いることを示している。

【００２２】同様に顔料粒子の平均粒径が０．３７μｍ
で８０％の透過率が得られている。

【００２３】パネルの正面コントラストをある程度保つ
ためには、フィルタ透過率は６０％程度は必要であると
考えられる。また、視角を考えた場合、散乱光の割合は
２０％程度は必要と考えられる。

【００２４】以上のことから緑色光に対する散乱を考え
た場合の顔料粒子の平均粒径の範囲は、０．３７μｍか
ら０．４７μｍが最適であると考えられる。

【００２５】一般にカラーフィルタには赤色、緑色、青
色の三色のカラーモザイクが存在し、透過波長によって
透過光を散乱するのに最適の顔料粒子の粒径が異なる。
ＲＧＢの波長範囲が４００ｎｍから７５０ｎｍであるこ
とより、カラーフィルタでの散乱を考えた場合に必要な
顔料粒子の平均粒径の範囲は、上記の緑色光の場合より
も若干広いほうが良く顔料の平均粒径は０．３μｍ程度
以上０．５μｍ程度以下が望ましいと考えられる。

【００２６】次に、カラーフィルタの散乱光を白色にす
るためには、ＲＧＢのカラーモザイクからの散乱光をＲ
ＧＢで均一の強度とする必要がある。一般に光の散乱強
度は波長によって異なり、長波長の光ほど散乱を受けに
くい。一方、顔料粒子による散乱強度は、顔料粒子の粒
径、分散密度、周辺媒質との屈折率差等で決まり、これ
らが大きいほど散乱強度は強くなる。

【００２７】したがって、カラーフィルタの散乱光を白
色とするためには、ＲＧＢのカラーモザイク内の顔料粒
子の平均粒径、分散密度、および周辺媒質との屈折率差
をＲ＞Ｇ＞Ｂの順に大きくすれば白色となる。

【００２８】このことは、カラーモザイク内に混合した
散乱粒子に関しても同様である。散乱粒子を用いてカラ
ーフィルタの散乱光を白色とするためには、ＲＧＢのカ
ラーモザイク内の散乱粒子の平均粒径、分散密度、およ
び周辺媒質との屈折率差をＲ＞Ｇ＞Ｂの順に大きくすれ
ば白色となる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００３０】（例１） 図１は、本発明のカラーフィルタに関連する例１の断面
図である。ガラス基板１０上に、蒸着とエッチングの手
法を用いてブラックマトリクスとしてクロム薄膜１１を
幅１０μｍ、高さ０．５μｍで形成した。さらに約０．
４８μｍの大きさに形成した赤色顔料粒子１６をＰＶＡ
／スチルバゾルレジストに、マトリクス容量部５０％、
顔料容量部５０％の割合で分散含有した後、レジストを
基板に塗布しプリベーク後に露光と現像、及びポストベ
ーク処理を施してカラーモザイク１３を厚さ３μｍ、幅
１００μｍの直方体の形状に形成した。カラーモザイク
はカラーモザイクＲ１３、カラーモザイクＧ１４、カラ
ーモザイクＢ１５の３種類を作成した。

【００３１】ＲＧＢのカラーモザイクを作成する際には
レジスト内に分散含有する顔料粒子の種類と平均粒径を
ＲＧＢで順次変えて、レジスト塗布以降の処理を３回繰
り返した。尚、Ｒの顔料粒子としてパーマネントレッド
４Ｒ、Ｇの顔料粒子としてフタロシアニングリーン、Ｂ
の顔料粒子としてフタロシアニンブルーを用いた。ま
た、ＲＧＢの顔料粒子の平均粒径は、フィルタ作成前に
レーザー顕微鏡を用いて観察した結果、Ｒで０．４８μ
ｍ、Ｇで０．４０μｍ、Ｂで０．３０μｍであった。
尚、平均粒径は顔料粒子の粒径を、その粒径の顔料粒子
の個数で重みをつけて平均して求めた。図１１に、本例
１におけるＧの顔料粒子の粒径分布を示した。

【００３２】ＲＧＢのカラーモザイクを作成した後、ア
クリル系樹脂であるポリメチルメタアクリレートを用い
てオーバーコート層１９を作成した。さらにオーバーコ
ート層１９の上に透明電極膜であるＩＴＯ電極１２を積
層してカラーフィルタを作成した。

【００３３】ハロゲンランプを光源として、従来のカラ
ーフィルタと本発明のカラーフィルタの透過率を光電子
増倍管を用いて測定し、視角特性を求めた。図１０に従
来のカラーフィルタの視角特性を点線で、本発明のカラ
ーフィルタの視角特性を実線で示した。図１０から本発
明のカラーフィルタは、従来のカラーフィルタに比べて
直進光輝度がやや低く、その分、散乱光が大きくなって
いることがわかる。

【００３４】また、従来のフィルタと本発明のカラーフ
ィルタの散乱光を、パネル正面から極角方向に２０度傾
けた位置で分光測定機を用いて測定し色度座標を求めた
結果を図１２に示した。この結果からわかるように、従
来のカラーフィルタに比べて、パネル透過光をより視角
全方位に散乱し、かつ散乱光を白色とすることができる
カラーフィルタを実現することができた。

【００３５】尚、顔料粒子の平均粒径は上記例に限らず
３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であれば同等の効果が
得られる。この平均粒径は、あくまでも顔料粒子の粒径
を個数で重みを付けて平均したものであり、顔料中に従
来使用されている４０ｎｍ程度の粒子径の顔料粒子を含
んでいても良いことは言うまでもない。

【００３６】また、カラーモザイク、クロム薄膜の幅と
厚さも、上記例以外の任意の値で良い。

【００３７】また、オーバーコート層には上記のアクリ
ル系樹脂以外にもエポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポ
リイミド系樹脂を用いても良い。

【００３８】また、オーバーコート層はなくても良い。

【００３９】また、顔料粒子は上記例に限らず無機、有
機の任意の顔料粒子で良い。また、ブラックマトリクス
としては上記のクロムに限らず黒色染料を用いても良
い。

【００４０】また、上記例ではブラックマトリクスを作
成したが、ＲＧＢのカラーモザイクを三色重ね合わせて
ブラックマトリクスの代わりとしても良い。

【００４１】また、カラーフィルタの作成方法は、上記
のフォトリトグラフを用いる方法以外にも電着転写法、
もしくは印刷法を用いても良い。

【００４２】（例２） 次に、本発明のカラーフィルタに関連する例２の概略を
説明する。

【００４３】図２は本発明のカラーフィルタに関連する
例２を示す断面図である。ガラス基板２０上に、蒸着と
エッチングの手法を用いてブラックマトリクスとしてク
ロム薄膜２１を幅１０μｍ、高さ０．５μｍで形成し
た。そして、約０．４μｍの大きさに形成した赤色顔料
粒子２６をＰＶＡ／スチルバゾルレジストに、マトリク
ス容量部が４０％、顔料容量部が６５％の割合で分散含
有した後、レジストを基板に塗布しプリベーク後に露光
と現像、及びポストベーク処理を施してカラーモザイク
２３を厚さ３μｍ、幅１００μｍの直方体の形状に形成
した。カラーモザイクはカラーモザイクＲ２３、カラー
モザイクＧ２４、カラーモザイクＢ２５の３種類を作成
した。

【００４４】ＲＧＢのカラーモザイクを作成する際に
は、レジスト内に分散含有する顔料粒子の種類と分散密
度をＲＧＢで順次変えて、レジスト塗布以降の処理を３
回繰り返した。尚、Ｒの顔料粒子としてパーマネントレ
ッド４Ｒ、Ｇの顔料粒子としてフタロシアニングリー
ン、Ｂの顔料粒子としてフタロシアニンブルーを用い
た。また、ＲＧＢの顔料粒子の分散密度はフィルタ作成
前にレーザー顕微鏡を用いて観察した結果、Ｒの顔料容
量部が約６５％、Ｇの顔料容量部が約５３％、Ｂの顔料
容量部が約４２％であった。

【００４５】ＲＧＢのカラーモザイクを作成した後、ア
クリル系樹脂であるポリメチルメタアクリレートを用い
てオーバーコート層２９を作成した。さらにオーバーコ
ート層２９の上に透明電極膜であるＩＴＯ電極２２を積
層してカラーフィルタを作成した。

【００４６】ハロゲンランプを光源として、従来のカラ
ーフィルタと本発明のカラーフィルタの透過率を光電子
増倍管を用いて測定し、視角特性を求めた。その結果、
本発明のカラーフィルタは、従来のカラーフィルタに比
べて直進光輝度がやや低く、その分散乱光が大きくなっ
ていた。

【００４７】また、従来のフィルタと本発明のカラーフ
ィルタの散乱光をパネル正面から極角方向に２０度傾け
て分光測定機で測定し色度座標を求めた結果、従来のカ
ラーフィルタに比べて、パネル透過光の散乱光がより白
色に近くなっていた。

【００４８】この結果、従来のカラーフィルタに比べ
て、パネル透過光をより視角全方位に散乱し、かつ散乱
光を白色とすることができるカラーフィルタを実現する
ことができた。

【００４９】尚、顔料粒子の平均粒径は上記例に限らず
３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であれば同等の効果が
得られる。この平均粒径は、あくまでも顔料粒子の粒径
を個数で重みを付けて平均したものであり、顔料中に従
来使用されている４０ｎｍ程度の粒子径の顔料粒子を含
んでいても良いことは言うまでもない。

【００５０】また、顔料粒子の分散密度は上記例に限ら
ず、顔料粒子の粒径により適当な値をとることができ
る。

【００５１】（実施例１） 次に、本発明のカラーフィルタの実施例１を説明する。

【００５２】図３は本発明のカラーフィルタの実施例１
を示す断面図である。ガラス基板３０上に、蒸着とエッ
チングの手法を用いてブラックマトリクスとしてクロム
薄膜３１を幅１０μｍ、高さ０．５μｍで形成した。

【００５３】約０．３５μｍの大きさに形成した赤色顔
料粒子３６をＰＶＡ／スチルバゾルレジストに、マトリ
クス容量部５０％、顔料容量部５０％の割合で分散含有
した後、レジストを基板に塗布しプリベーク後に露光と
現像、及びポストベーク処理を施してカラーモザイク３
３を厚さ３μｍ、幅１００μｍの直方体の形状に形成し
た。カラーモザイクはカラーモザイクＲ３３、カラーモ
ザイクＧ３４、カラーモザイクＢ３５の３種類を作成し
た。

【００５４】ＲＧＢのカラーモザイクを作成する際に
は、顔料粒子の周辺マトリクス材であるＰＶＡ／スチル
バゾルレジストの屈折率を、ＲＧＢで順次変えて、レジ
スト塗布以降の処理を３回繰り返した。尚、Ｒの顔料粒
子としてパーマネントレッド４Ｒ、Ｇの顔料粒子として
フタロシアニングリーン、Ｂの顔料粒子としてフタロシ
アニンブルーを用いた。

【００５５】このとき、ＲＧＢの顔料粒子とマトリクス
材との屈折率差は、Ｒで０．２４、Ｇで０．１３、Ｂで
０．０８であった。

【００５６】ＲＧＢのカラーモザイクを作成した後、ア
クリル系樹脂であるポリメチルメタアクリレートを用い
てオーバーコート層３９を作成した。さらにオーバーコ
ート層３９の上に透明電極膜であるＩＴＯ電極３２を積
層してカラーフィルタを作成した。

【００５７】ハロゲンランプを光源として、従来のカラ
ーフィルタと本発明のカラーフィルタの透過率を光電子
増倍管を用いて測定し、視角特性を求めた。その結果、
本発明のカラーフィルタは、従来のカラーフィルタに比
べて直進光輝度がやや低く、その分散乱光が大きくなっ
ていた。

【００５８】また、従来のフィルタと本発明のカラーフ
ィルタの散乱光をパネル正面から極角方向に２０度傾け
て分光測定機で測定し色度座標を求めた結果、従来のカ
ラーフィルタに比べて、パネル透過光の散乱光がより白
色に近くなっていた。

【００５９】この結果、従来のカラーフィルタに比べ
て、パネル透過光をより視角全方位に散乱し、かつ散乱
光を白色とすることができるカラーフィルタを実現する
ことができた。

【００６０】尚、顔料粒子の平均粒径は上記例に限らず
３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であれば同等の効果が
得られる。この平均粒径は、あくまでも顔料粒子の粒径
を個数で重みを付けて平均したものであり、顔料中に従
来使用されている４０ｎｍ程度の粒子径の顔料粒子を含
んでいても良いことは言うまでもない。

【００６１】また、顔料粒子の分散密度は上記例に限ら
ず、顔料粒子の粒径により適当な値をとることができ
る。

【００６２】また、顔料粒子とマトリクス材の屈折率差
も上記例に限らない。

【００６３】また、顔料粒子をマイクロカプセルに封入
して用いても良い。

【００６４】（実施例２） 次に、本発明のカラーフィルタの実施例２を説明する。

【００６５】図４は本発明のカラーフィルタの実施例２
の断面図である。ガラス基板４０上に、蒸着とエッチン
グの手法を用いてブラックマトリクスとしてクロム薄膜
４１を幅１０μｍ、高さ０．５μｍで形成した。さらに
約４０ｎｍの大きさの赤色顔料粒子４６と平均粒径が
０．４８μｍのガラスビーズ５０の混合物をＰＶＡ／ス
チルバゾルレジストに、マトリクス容量部が３０％、顔
料容量部が４０％、ガラスビーズ容量部が３０％の割合
で分散含有した後、レジストを基板に塗布しプリベーク
後に露光と現像、及びポストベーク処理を施してカラー
モザイク４３を厚さ３μｍ、幅１００μｍの直方体の形
状に形成した。カラーモザイクはカラーモザイクＲ４
３、カラーモザイクＧ４４、カラーモザイクＢ４５の３
種類を作成した。

【００６６】ＲＧＢのカラーモザイクを作成する際に
は、レジスト内に分散含有する顔料粒子の種類とガラス
ビーズの平均粒径をＲＧＢで順次変えて、レジスト塗布
以降の処理を３回繰り返した。尚、Ｒの顔料粒子として
パーマネントレッド４Ｒ、Ｇの顔料粒子としてフタロシ
アニングリーン、Ｂの顔料粒子としてフタロシアニンブ
ルーを用いた。また、ＲＧＢに分散したガラスビーズの
平均粒径はフィルタ作成前にレーザー顕微鏡を用いて観
察した結果、Ｒで０．４８μｍ、Ｇで０．４０μｍ、Ｂ
で０．３０μｍであった。尚、平均粒径はガラスビーズ
の粒径を、その粒径のガラスビーズの個数で重みをつけ
て平均して求めた。

【００６７】また、このとき用いたガラスビーズはＳi
Ｏ2-Ｎa2Ｏ-ＣaＯ系のビーズで屈折率が１．５２であっ
た。

【００６８】ＲＧＢのカラーモザイクを作成した後、ア
クリル系樹脂であるポリメチルメタアクリレートを用い
てオーバーコート層４９を作成した。さらにオーバーコ
ート層４９の上に透明電極膜であるＩＴＯ電極４２を積
層してカラーフィルタを作成した。

【００６９】ハロゲンランプを光源として、従来のカラ
ーフィルタと本発明のカラーフィルタの透過率を光電子
増倍管を用いて測定し、視角特性を求めた。その結果、
本発明のカラーフィルタは、従来のカラーフィルタに比
べて直進光輝度がやや低く、その分散乱光が大きくなっ
ていた。

【００７０】また、従来のフィルタと本発明のカラーフ
ィルタの散乱光をパネル正面から極角方向に２０度傾け
て分光測定機で測定し色度座標を求めた結果、従来のカ
ラーフィルタに比べて、パネル透過光の散乱光がより白
色に近くなっていた。

【００７１】この結果、従来のカラーフィルタに比べ
て、パネル透過光をより視角全方位に散乱し、かつ散乱
光を白色とすることができるカラーフィルタを実現する
ことができた。

【００７２】なお、ガラスビーズの平均粒径は上記例に
限らず３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であれば同等の
効果が得られる。この平均粒径は、あくまでもガラスビ
ーズの粒径を個数で重みを付けて平均したものであり、
ガラスビーズ中に３００ｎｍ以下の粒子径のガラスビー
ズを含んでいても良いことは言うまでもない。

【００７３】また、ガラスビーズの屈折率の値も任意で
良い。ガラスビーズ以外にも樹脂ビーズを用いても良
い。

【００７４】また、顔料粒子の平均粒径も上記以外の任
意の値で良い。

【００７５】また、顔料粒子は上記例に限らず無機、有
機の任意の顔料粒子で良い。また、カラーモザイク、ク
ロム薄膜の幅と厚さも上記例以外の任意の値で良い。

【００７６】（実施例３） 次に、本発明のカラーフィルタの実施例３を説明する。

【００７７】図５は本発明のカラーフィルタの実施例３
の断面図である。ガラス基板６０上に、蒸着とエッチン
グの手法を用いてブラックマトリクスとしてクロム薄膜
６１を幅１０μｍ、高さ０．５μｍで形成した。約４０
ｎｍの大きさの赤色顔料粒子６６と平均粒径が０．３５
μｍのガラスビーズ７０の混合物をＰＶＡ／スチルバゾ
ルレジストに、マトリクス容量部が３０％、顔料容量部
が３０％、ガラスビーズ容量部が４２％の割合で分散含
有した後、レジストを基板に塗布しプリベーク後に露光
と現像、及びポストベーク処理を施してカラーモザイク
６３を厚さ３μｍ、幅１００μｍの直方体の形状に形成
した。カラーモザイクはカラーモザイクＲ６３、カラー
モザイクＧ６４、カラーモザイクＢ６５の３種類を作成
した。

【００７８】ＲＧＢのカラーモザイクを作成する際に
は、レジスト内に分散含有する顔料粒子の種類とガラス
ビーズの分散密度をＲＧＢで順次変えて、レジスト塗布
以降の処理を３回繰り返した。尚、Ｒの顔料粒子として
パーマネントレッド４Ｒ、Ｇの顔料粒子としてフタロシ
アニングリーン、Ｂの顔料粒子としてフタロシアニンブ
ルーを用いた。また、ＲＧＢのカラーモザイク内のガラ
スビーズの分散密度はフィルタ作成前にレーザー顕微鏡
を用いて観察した結果、ガラスビーズ容量部が、Ｒで約
４２％、Ｇで約３１％、Ｂで約２５％であった。

【００７９】また、このとき用いたガラスビーズはＳi
Ｏ2-Ｎa2Ｏ-ＣaＯ系のビーズで屈折率が１．５２であっ
た。

【００８０】ＲＧＢのカラーモザイクを作成した後、ア
クリル系樹脂であるポリメチルメタアクリレートを用い
てオーバーコート層６９を作成した。さらにオーバーコ
ート層６９の上に透明電極膜であるＩＴＯ電極６２を積
層してカラーフィルタを作成した。

【００８１】ハロゲンランプを光源として、従来のカラ
ーフィルタと本発明のカラーフィルタの透過率を光電子
増倍管を用いて測定し、視角特性を求めた。その結果、
本発明のカラーフィルタは、従来のカラーフィルタに比
べて直進光輝度がやや低く、その分散乱光が大きくなっ
ていた。

【００８２】また、従来のフィルタと本発明のカラーフ
ィルタの散乱光をパネル正面から極角方向に２０度傾け
て分光測定機で測定し色度座標を求めた結果、従来のカ
ラーフィルタに比べて、パネル透過光の散乱光がより白
色に近くなっていた。

【００８３】この結果、従来のカラーフィルタに比べ
て、パネル透過光をより視角全方位に散乱し、かつ散乱
光を白色とすることができるカラーフィルタを実現する
ことができた。

【００８４】尚、ガラスビーズの平均粒径は上記例に限
らず３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であれば同等の効
果が得られる。この平均粒径は、あくまでもガラスビー
ズの粒径を個数で重みを付けて平均したものであり、ガ
ラスビーズ中に３００ｎｍ以下の粒子径のガラスビーズ
を含んでいても良いことは言うまでもない。

【００８５】また、顔料粒子の平均粒径は上記以外の任
意の値で良い。

【００８６】また、ガラスビーズの分散密度は上記例に
限らず、ガラスビーズの粒径により適当な値をとること
ができる。ガラスビーズの代わりに樹脂ビーズを用いて
も良い。

【００８７】（実施例４） 次に、本発明のカラーフィルタの実施例４を説明する。

【００８８】図６は本発明のカラーフィルタの実施例４
の断面図である。ガラス基板８０上に、蒸着とエッチン
グの手法を用いてブラックマトリクスとしてクロム薄膜
８１を幅１０μｍ、高さ０．５μｍで形成した。約４０
ｎｍの大きさに形成した赤色顔料粒子８６と平均粒径が
０．３５μｍのガラスビーズＡ９０の混合物をＰＶＡ／
スチルバゾルレジストに、マトリクス容量部３０％、顔
料容量部４０％、ガラスビーズ容量部３０％となる割合
で分散含有した後、レジストを基板に塗布しプリベーク
後に露光と現像、及びポストベーク処理を施してカラー
モザイク８３を厚さ３μｍ、幅１００μｍの直方体の形
状に形成した。カラーモザイクはカラーモザイクＲ８
３、カラーモザイクＧ８４、カラーモザイクＢ８５の３
種類を作成した。

【００８９】ＲＧＢのカラーモザイクを作成する際に
は、ガラスビーズの屈折率をＲＧＢで順次変えて、レジ
スト塗布以降の処理を３回繰り返した。尚、Ｒの顔料粒
子としてパーマネントレッド４Ｒ、Ｇの顔料粒子として
フタロシアニングリーン、Ｂの顔料粒子としてフタロシ
アニンブルーを用いた。

【００９０】このとき、Ｒに混合したガラスビーズＡ９
０は屈折率が２．２０、Ｇに混合したガラスビーズＢ９
１は屈折率が１．９３、Ｂに混合したガラスビーズＣ９
２は屈折率が１．５２のものを用いた。なお、ガラスビ
ーズＡ９０は、ＴiＯ2-ＢaＯ-ＺnＯ系、ガラスビーズＢ
９１は、ＴiＯ2-ＢaＯ-ＳiＯ2系、ガラスビーズＣ９２
は、ＳiＯ2-Ｎa2Ｏ-ＣaＯ系である。

【００９１】このとき、ＲＧＢに含有されたガラスビー
ズとマトリクス材との屈折率差は、Ｒで０．８０、Ｇで
０．５３、Ｂで０．１２であった。

【００９２】ＲＧＢのカラーモザイクを作成した後、ア
クリル系樹脂であるポリメチルメタアクリレートを用い
てオーバーコート層８９を作成した。さらにオーバーコ
ート層８９の上に透明電極膜であるＩＴＯ電極８２を積
層してカラーフィルタを作成した。

【００９３】ハロゲンランプを光源として、従来のカラ
ーフィルタと本発明のカラーフィルタの透過率を光電子
増倍管を用いて測定し、視角特性を求めた。その結果、
本発明のカラーフィルタは、従来のカラーフィルタに比
べて直進光輝度がやや低く、その分散乱光が大きくなっ
ていた。

【００９４】また、従来のフィルタと本発明のカラーフ
ィルタの散乱光をパネル正面から極角方向に２０度傾け
て分光測定機で測定し色度座標を求めた結果、従来のカ
ラーフィルタに比べて、パネル透過光の散乱光がより白
色に近くなっていた。

【００９５】この結果、従来のカラーフィルタに比べ
て、パネル透過光をより視角全方位に散乱し、かつ散乱
光を白色とすることができるカラーフィルタを実現する
ことができた。

【００９６】尚、ガラスビーズの平均粒径は上記例に限
らず３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であれば同等の効
果が得られる。この平均粒径は、あくまでもガラスビー
ズの粒径を個数で重みを付けて平均したものであり、ガ
ラスビーズ中に３００ｎｍ以下の粒子径のガラスビーズ
を含んでいても良いことは言うまでもない。

【００９７】また、顔料粒子の平均粒径は、上記以外の
任意の値で良い。

【００９８】また、ガラスビーズの分散密度と屈折率は
上記例に限らず、ガラスビーズの粒径により適当な値を
とることができる。ガラスビーズの代わりに樹脂ビーズ
を用いても良い。また、ガラスビーズをマイクロカプセ
ルに封入して用いても良い。

【００９９】（実施例５） 次に、本発明のカラーフィルタを用いた液晶表示装置に
ついて図面を用いて説明する。図１３は、本発明のカラ
ーフィルタを用いた液晶表示装置の一実施例の構成図で
ある。液晶表示装置は、少なくとも、液晶を構成要素に
含む液晶パネル１３０、カラーフィルタ１３１、および
液晶パネルを駆動するための駆動ドライバ１３２から成
る。駆動ドライバ１３２で発生する駆動電圧を、液晶パ
ネル１３０に印加し、液晶パネル１３０と、カラーフィ
ルタ１３１を用いてカラー表示を行う。

【０１００】本実施例に用いた液晶パネルは、アクティ
ブ素子としてＴＦＴを持ち、対角２．８インチサイズで
ソース４７９ライン×ゲート７２０ライン、画素数３４
４８８０のマトリクス基板と、クロム（厚み１０００
Ａ）のブラックマトリクスを有する対向基板を、厚さ５
μｍで貼り合わせたものである。また、基板を貼り合わ
せた後で、ネマチック液晶−等方性液体転移温度が９０
℃のＰＣＨ系混合液晶を真空注入した。

【０１０１】本実施例に用いたカラーフィルタ１３１
は、上記の例１に記したカラーフィルタと同一のもので
あり、液晶パネル１３０の大きさに形成した後、液晶パ
ネル１３０に積層した。また、駆動ドライバ１３２は、
１フィールドごとに各々のソースラインでの信号の極性
が反転して、液晶に交流が印加されるような、１フィー
ルド反転駆動法が行える駆動ドライバである。

【０１０２】液晶表示装置を作成した後、光電子増倍管
を用いて素子のコントラスト分布を測定したところ、コ
ントラスト１０の領域が、反主視角側で、パネル正面か
ら極角方向に１８゜までとなり、従来のカラーフィルタ
を用いた場合の１０゜と比べて広くなっていることがわ
かった。また、極角方向にパネルを２０度だけ傾けた状
態で、分光測定機を用いて白レベルの色度を測定したと
ころ、従来のカラーフィルタを用いた液晶表示装置より
も、より白色に近い表示が得られた。その結果、従来よ
りも広視角で色再現性の良い液晶表示装置が得られた。

【０１０３】なお、上記実施例では、液晶パネルとして
ＴＦＴ型液晶パネルを用いたが、これは単純マトリクス
型液晶パネルなど、液晶を構成要素の一つとするパネル
なら任意のパネルで良い。

【０１０４】また、液晶は上記の例に限らず、フッソ系
等の任意の液晶で良い。

【０１０５】また、カラーフィルタは、上記の実施例１
のカラーフィルタに限らず、実施例２、実施例３、実施
例４のカラーフィルタを用いても良い。

【０１０６】また、液晶パネルの駆動方法も上記の１フ
ィールド反転駆動法によらず、１カラム反転駆動など任
意の駆動方法でも良い。

【０１０７】なお、添加される粒子は、ガラスビーズに
限らず、他の粒子でもかまわない。

【０１０８】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明のカラーフィルタは、フィル タの透過光を白色に
することができるものである。

【０１０９】また、本発明は、粒子の平均粒子径が、３
００ｎｍ乃至５００ｎｍである顔料粒子や粒子を、パネ
ル透過光の散乱体としてカラーフィルタに分散含有させ
た場合は、従来、４０ｎｍ程度の平均粒径の顔料を分散
含有したカラーフィルタよりもフィルタ透過光を可視光
領域で強く散乱することができるものである。

【０１１０】また、液晶パネルに本発明のカラーフィル
タを積層した液晶表示装置を作成することで、広視角で
色再現性の良い液晶表示装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関連する例１のカラーフィルタの断面
図である。

【図２】本発明に関連する例２カラーフィルタの断面図
である。

【図３】本発明の実施例１カラーフィルタの断面図であ
る。

【図４】本発明の実施例２カラーフィルタの断面図であ
る。

【図５】本発明の実施例３カラーフィルタの断面図であ
る。

【図６】本発明の実施例４のカラーフィルタの断面図で
ある。

【図７】従来のカラーフィルタの構成図である。

【図８】従来のカラーフィルタ内の顔料粒子の平均粒径
と粒径分布の一例を示すグラフである。

【図９】顔料粒子の平均粒径とフィルタピーク透過率の
一般例を示すグラフである。

【図１０】フィルタ透過率の視角特性を示すグラフであ
る。

【図１１】本発明のカラーフィルタ内の顔料粒子の粒径
分布を示すグラフである。

【図１２】カラーフィルタ散乱光の色度図である。

【図１３】本発明の液晶表示装置の一実施例の斜視図で
ある。

【符号の説明】

１０ ガラス基板 １１ クロム薄膜 １２ ＩＴＯ電極 １３ カラーモザイクＲ １４ カラーモザイクＧ １５ カラーモザイクＢ １６ 赤色顔料粒子 １７ 緑色顔料粒子 １８ 青色顔料粒子 １９ オーバーコート層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−165804（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−289215（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/20 101

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顔料分散カラーフィルタにおいて、赤色
   顔料、緑色顔料、青色顔料の各顔料と周辺マトリクス材
   との屈折率差に、 Ｅ１＞Ｅ２＞Ｅ３ （ここに、Ｅ１は赤色顔料と、赤色顔料に接し、かつ赤
   色顔料を支持するマトリクス材との屈折率差、Ｅ２は緑
   色顔料と、緑色顔料に接し、かつ緑色顔料を支持するマ
   トリクス材との屈折率差、Ｅ３は青色顔料と、青色顔料
   に接し、かつ青色顔料を支持するマトリクス材との屈折
   率差を表す。）の関係が成り立つことを特徴とするカラ
   ーフィルタ。
2. 【請求項２】 顔料粒子の平均粒子径が、３００ｎｍ乃
   至５００ｎｍであることを特徴とする請求項１記載のカ
   ラーフィルタ。
3. 【請求項３】 粒子（１）と赤色顔料を含有する赤色カ
   ラーモザイクと、粒子（２）と緑色顔料を含有する緑色
   カラーモザイクと、粒子（３）と青色顔料を含有する青
   色カラーモザイクとを有するカラーフィルタにおいて、
   各粒子の平均粒子径に、 Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３ （ここで、Ｒ１は粒子（１）の平均粒子径、Ｒ２は粒子
   （２）の平均粒子径、Ｒ３は粒子（３）の平均粒子径を
   表す。）の関係が成り立つことを特徴とするカラーフィ
   ルタ。
4. 【請求項４】 粒子（１）と赤色顔料を含有する赤色カ
   ラーモザイクと、粒子（２）と緑色顔料を含有する緑色
   カラーモザイクと、粒子（３）と青色顔料を含有する青
   色カラーモザイクとを有するカラーフィルタにおいて、
   各粒子の分散密度に、 Ｂ１＞Ｂ２＞Ｂ３ （ここに、Ｂ１は赤色カラーモザイク内における粒子
   （１）の分散密度、Ｂ２は緑色カラーモザイク内におけ
   る粒子（２）の分散密度、Ｂ３は青色カラーモザイク内
   における粒子（３）の分散密度を表す。）の関係が成り
   立つことを特徴とするカラーフィルタ。
5. 【請求項５】 粒子（１）と、赤色顔料と、赤色顔料を
   支持するマトリクス材（１）からなる赤色カラーモザイ
   クと、粒子（２）と、緑色顔料と、緑色顔料を支持する
   マトリクス材（２）からなる緑色カラーモザイクと、粒
   子（３）と、青色顔料と、青色顔料を支持するマトリク
   ス材（３）からなる青色カラーモザイクとを有するカラ
   ーフィルタにおいて、各粒子とマトリクス材との屈折率
   差に、 Ｋ１＞Ｋ２＞Ｋ３ （ここに、Ｋ１は粒子（１）とマトリクス材（１）の屈
   折率差、Ｋ２は粒子（２）とマトリクス材（２）の屈折
   率差、Ｋ３は粒子（３）とマトリクス材（３）の屈折率
   差を表す。）の関係が成り立つことを特徴とするカラー
   フィルタ。
6. 【請求項６】 粒子（１）、粒子（２）、および粒子
   （３）の平均粒子径が、３００ｎｍ乃至５００ｎｍであ
   ることを特徴とする請求項３、請求項４、又は請求項５
   記載のカラーフィルタ。
7. 【請求項７】 請求項１〜請求項６記載のカラーフィル
   タのうち、少なくとも一つのカラーフィルタを、その構
   成要素に含むことを特徴とする液晶表示装置。